基于PCI總線的電視圖像處理仿真系統(tǒng)

采用專(zhuān)用芯片放置在插卡電路與PCI總線之間，提供傳遞數(shù)據(jù)和控制信號(hào)。如PLX公司開(kāi)發(fā)的PLX9080和PLX9054系列芯片，AMCC公司的S59xx系列等。AMCC公司的S5933是一種功能強(qiáng)、使用靈活的PCI總線控制器接口芯片，采用160PQFP和208TQFP 兩種封裝形式，符合PCI局部總線規(guī)范，即可作為PCI總線目標(biāo)設(shè)備(Slave)，實(shí)現(xiàn)基本的傳送要求，也可作為PCI總線主控設(shè)備(Master)訪問(wèn)其他總線設(shè)備。原理框圖如圖2所示。

S5933提供了3種物理總線接口：PCI總線接口、ADD-ON總線接口及外部配置存儲(chǔ)器(BIOS-ROM)接口，數(shù)據(jù)傳輸可以在PCI總線與 ADD-ON總線之間或與外部配置存儲(chǔ)器之間進(jìn)行。PCI總線與ADD-ON總線之間的傳輸可以使用3種通道：信箱寄存器通道、FIFO通道和PASS- THRU通道。

(1)信箱寄存器通道。S5933的信箱寄存器(MAILBOXES)提供雙向數(shù)據(jù)通路，主要用于多路／分路器與AD-DON總線之間傳輸命令和狀態(tài)信息，并可基于指定MAILBOX事件，可在PCI總線或ADD-ON總線產(chǎn)生中斷。

(2)FIFO通道。FIFO通道主要包括2個(gè)32×8FIFO，分別實(shí)現(xiàn)從PCI到ADD-ON和ADD-0N到PCI的數(shù)據(jù)傳輸。這2個(gè)FIFO均支持PCI總線主設(shè)備操作，支持突發(fā)傳輸。

(3)PASS-THRU通道。PASS-THRU傳輸通道為PCI總線提供一種寄存的訪問(wèn)端口，通過(guò)握手協(xié)議訪問(wèn)ADD-ON上的資源。PASS-THRU通道只能作為目標(biāo)設(shè)備，支持突發(fā)傳輸。

比較以上2種實(shí)現(xiàn)PCI接口的方案可知，用可編程邏輯器件能夠較靈活地實(shí)現(xiàn)所需要的功能。針對(duì)本系統(tǒng)PCI接口電路設(shè)計(jì)，并非要實(shí)現(xiàn)PCI規(guī)范中的所有功能，用可編程邏輯器件也可以提供解決問(wèn)題的方案。但為了達(dá)到PCI指標(biāo)的苛刻要求，需要做大量的邏輯驗(yàn)證和時(shí)序分析工作，采用S5933等PCI專(zhuān)用芯片，可以比較容易地實(shí)現(xiàn)PCI接口設(shè)計(jì)，大大縮短研制周期。

3 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理

為了實(shí)現(xiàn)仿真功能，還需要開(kāi)發(fā)相關(guān)的圖像處理和控制接口軟件。Windows下的驅(qū)動(dòng)程序包括硬件的驅(qū)動(dòng)程序和文件系統(tǒng)等非物理設(shè)備的虛擬設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。由于Windows操作系統(tǒng)為了保證系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性和可移植性，對(duì)應(yīng)用程序訪問(wèn)硬件資源加以限制，因此無(wú)論采用可編程邏輯器件或者使用專(zhuān)用接口芯片實(shí)現(xiàn)PCI接口設(shè)計(jì)，都需要開(kāi)發(fā)相關(guān)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件對(duì)PCI硬件設(shè)備的訪問(wèn)。

3．1 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

開(kāi)發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有多種開(kāi)發(fā)工具可以選擇。主要包括：微軟的軟件包(device drtver K6t，ddK)；Numega公司的VtoolsS；KRF-Tech公司的WinDriver。

在開(kāi)發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序之前首先要對(duì)硬件設(shè)備特性、總線結(jié)構(gòu)、中斷設(shè)置、數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制及設(shè)備內(nèi)存等進(jìn)行分析。驅(qū)動(dòng)程序要完成的基本功能包括設(shè)備的初始化、對(duì)端口的讀寫(xiě)操作、中斷的設(shè)置、響應(yīng)和調(diào)用以及對(duì)內(nèi)存的直接讀寫(xiě)等。

3．2 仿真系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)

使用微軟公司功能強(qiáng)大的VC++高級(jí)編程語(yǔ)言編寫(xiě)圖像處理軟件。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)存中開(kāi)辟一段空間，存儲(chǔ)通過(guò)PCI總線傳輸?shù)臄?shù)字圖像信息和受控系統(tǒng)反饋量，使用VC++編程實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)內(nèi)存的讀寫(xiě)操作，憑借計(jì)算機(jī)高速運(yùn)算功能，實(shí)現(xiàn)圖像的數(shù)字濾波、直方圖統(tǒng)計(jì)、二值化處理、邊緣檢測(cè)、目標(biāo)特征選擇等圖像處理算法，并將采集到的圖像、反饋量和處理過(guò)的圖像、反饋量顯示到計(jì)算機(jī)監(jiān)視器上，設(shè)計(jì)人員可以直接獲得圖像處理中間過(guò)程的各種數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)圖像處理中間過(guò)程的監(jiān)控，設(shè)計(jì)人員可以較方便發(fā)現(xiàn)不同圖像處理算法的優(yōu)缺點(diǎn)，從而進(jìn)行各種圖像處理算法的優(yōu)化改進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

采用本文方法設(shè)計(jì)的電視圖像仿真系統(tǒng)已在某武器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的紅外圖像識(shí)別、處理和控制的研制中獲得成功運(yùn)用。本系統(tǒng)充分利用PCI總線的高速特性和微型計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理自由度大，靈活可靠的特點(diǎn)，有效地解決了電視圖像的實(shí)時(shí)采集、傳輸、存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)處理等問(wèn)題，同時(shí)為設(shè)計(jì)人員的技術(shù)儲(chǔ)備和系統(tǒng)前期設(shè)計(jì)提供幫助，具有很強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。